Dominando a Furação em Aço Inoxidável: 6 Técnicas Comprovadas para Operadores

Todo operador deve saber como trabalhar com vários materiais, mas sempre há espaço para melhoria. Aqui estão algumas dicas e orientações para furar um dos grupos de metal mais desafiadores, o aço inoxidável, amplamente usado em aplicações médicas, aeroespaciais e de engenharia geral.

Devido a variações de usinabilidade de uma liga para a próxima, pode ser desafiador determinar os avanços e velocidades ideais durante operações de furação. Isso é verdade para qualquer grupo de materiais, mas ainda mais para aços inoxidáveis. Isso porque há um mundo de diferença entre furar furos em inoxidável 303 e 304, especialmente quando aditivos como selênio (303SE) ou cobre (304Cu) entram na equação, tornando ambas estas ligas de aço inoxidável muito mais fáceis de cortar.

Exemplos similares existem em outras partes da família do aço inoxidável. Por exemplo, o inoxidável 416 é muito mais usinável que o 440C, particularmente quando este último está no estado endurecido (como furar furos em rochas). E mesmo que as ligas de endurecimento por precipitação (PH) como 13-8 PH e 15-5 PH se enquadrem sob o mesmo guarda-chuva que outros aços inoxidáveis, elas ostentam classificações de usinabilidade comparáveis a algumas superligas.

Metalurgistas explicarão que tais diferenças são devidas às várias estruturas de grão e composições químicas dentro desta ampla família de materiais. Eles apontarão para teores de cromo e níquel — dois determinantes chave de usinabilidade — e falarão sobre as quatro classes de aço inoxidável, a saber, austenítico, ferrítico, martensítico e duplex, todos os quais apresentam propriedades físicas e características de usinagem distintas.

E embora tudo isso possa ser interessante de uma perspectiva técnica, carrega pouco peso para alguém fazendo a pergunta básica: Qual a melhor broca para esta peça de aço inoxidável em que estou trabalhando, e quão rápido devo rodá-la?

Steve George tem algumas sugestões. O gerente sênior de engenharia de produto global na Kennametal diz que furação produtiva começa com a ferramenta correta.

Dica Nº 1: Use Brocas de Metal Duro Sólido

"Aços inoxidáveis geram muito calor, e brocas de metal duro sólido não são apenas mais resistentes ao calor que aço rápido [HSS] e cobalto, mas também são mais duras e fortes", diz George.

"Isso, e elas geralmente vêm equipadas com refrigerante através da ferramenta", ele continua. "Por causa disso, você pode empurrá-las mais rápido e agressivamente, levando a um processo mais eficiente e, finalmente, maiores lucros por peça. No entanto, os parâmetros de configuração devem suportar isso. Oficinas usando fixação menos rígida, porta-ferramentas desgastados ou mal mantidos, e máquinas-ferramenta mais antigas e lentas podem ser mais bem servidas com HSS."

Dica Nº 2: Empurre Mais Forte

Keith Hoover, gerente regional de produto na Kennametal, adiciona que os elementos de liga no aço inoxidável o tornam muito mais suscetível a endurecimento por trabalho.

"Aços inoxidáveis ostentam resistência à tração e limite de escoamento relativamente altos, então se você não atingir um certo avanço por revolução, não terá a taxa de penetração necessária para gerar um cavaco adequado", diz Hoover. "Mesmo com bom fluxo de refrigerante, você pode inadvertidamente criar uma superfície endurecida por trabalho e ter dificuldade em empurrar através. É por isso que, dependendo do tipo de aço inoxidável, geralmente sugiro começar no limite inferior da faixa de velocidade de corte recomendada e usar uma taxa de avanço bastante agressiva."

Dica Nº 3: Seja Específico

Brandon Hull concorda plenamente sobre refrigerante através da ferramenta. O vice-presidente de gestão de produto e desenvolvimento de negócios na Guhring Inc. nota que aços inoxidáveis são tipicamente gomosos e pegajosos. Isso pode levar a uma aresta acumulada na broca que eventualmente se romperá, geralmente levando um pouco do metal duro com ela. Além de usar um suprimento adequado de refrigerante — preferencialmente sob alta pressão — a seleção de uma broca projetada para o material da peça específico é crítica.

"Tipicamente, você procura uma aresta de corte mais afiada e um fio relativamente leve", diz ele. "Junto com o perfil de canal e geometria de ponta certos e um revestimento que reduz calor e promove evacuação de cavacos, brocas de metal duro são obrigatórias para aplicações de alto volume."

Neste episódio da série de vídeos Tooling Up da MSC, especialistas em metalurgia e manufatura discutem a saúde da manufatura nos EUA:

Dica Nº 4: Fixe Corretamente

Hull entra no debate de anos entre hidráulico versus mecânico versus shrink-fit de porta-ferramentas afirmando que todos estes são perfeitamente aceitáveis para segurar uma broca de metal duro, desde que o porta-ferramenta seja de alta qualidade e bem mantido. Ele também sugere que não há nada de errado com um bom colé ER.

"Geralmente recomendo porta-ferramentas hidráulicos, mas ER é bom para brocas de diâmetro menor — digamos, qualquer coisa três oitavos de polegada e menor", diz ele. "No entanto, sei que as pessoas tendem a apertar demais, e isso cria problemas de concetricidade. Sempre use uma chave de torque, e sempre siga as recomendações do fabricante, porque variam de fabricante para fabricante."

Dica Nº 5: Controle os Cavacos

O engenheiro de aplicações regional da OSG Tool, Daniel Dominski, oferece conselhos similares em todas as frentes. Ele também aponta algo que se aplica à maioria dos aços inoxidáveis: Os cavacos são longos, fibrosos e perigosos, e se você não os controlar, enfrentará tempo de inatividade desnecessário devido a espaços de trabalho emperrados e máquinas quebradas ou lesões pessoais por cortes.

"Essa é uma das maiores lutas com inoxidável, e geralmente é porque a oficina está usando uma broca de uso geral", diz Dominski. "Eles são então forçados a picotar (peck), mas isso leva a endurecimento por trabalho e vida ruim da ferramenta. Se usarem uma broca feita especificamente para inoxidável, porém, têm uma chance muito melhor de conseguir aqueles cavacos enrolados bonitos e apertados. Claro, para materiais realmente gomosos, como 304L, eles também podem ter que reduzir suas velocidades de corte ou aumentar a taxa de avanço. De qualquer forma, ninguém deve se contentar com ninhos de pássaro."

Dica Nº 6: Faça a Matemática

O problema, como muitos proprietários de instalações de máquinas e pessoas de compras atestarão, é o custo mais alto do metal duro. Este ponto de vista é especialmente prevalente em locais de trabalho de produção por trabalho e outros fabricantes de alta mistura, baixo volume. Novamente, HSS pode ser apenas o bilhete aqui, mas Dominski e seus colegas concordam que metal duro quase sempre produz um custo menor por peça.

"Tantas pessoas ainda estão presas no custo inicial e não veem o benefício de gastar o dinheiro extra para metal duro", diz ele. "Mas posso oferecer múltiplos exemplos de oficinas pagando pela ferramenta em um único trabalho. Por exemplo, trabalhamos recentemente com uma oficina furando furos de 4,42 milímetros em aço inoxidável 304 que foi de 425 furos por ferramenta para 4.000 com metal duro, enquanto outro cliente furando titânio aumentou vida da ferramenta mais de oito vezes."

Esses exemplos são bastante típicos, ele adiciona, e nenhum deles menciona a maior produtividade do metal duro, que é significativa. Admitidamente, não é para toda aplicação, mas em aço inoxidável e outros materiais duros, brocas de metal duro sólido são uma decisão óbvia.

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FURANDO AÇO INOXIDÁVEL: QUAL DESTAS 6 DICAS É MAIS ÚTIL?

Qual a melhor maneira de furar aço inoxidável, um dos grupos de metal mais desafiadores?

Existem algumas considerações importantes, desde usar brocas de metal duro sólido até bom gerenciamento de cavacos.

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